35kV金屬封閉式開關(guān)柜在變電站中得到了大量的廣泛使用,是目前電力系統(tǒng)中非常重要的電氣設(shè)備,開關(guān)柜在正常運行中,由于柜內(nèi)電氣設(shè)備受到環(huán)境溫濕度、灰塵、過電壓等的影響,會發(fā)生局部放電的現(xiàn)象,其局部放電的快速準(zhǔn)確測試對于保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行、提高供電可靠性具有重要意義。暫態(tài)地電壓法與超聲波法的檢測技術(shù)及特點使其適于高壓開關(guān)柜局部放電的檢測,下面將通過對某110kV變電站35kV開關(guān)柜局部放電數(shù)據(jù)異常分析為例,詳細(xì)介紹這兩種方法對設(shè)備異常進(jìn)行診斷及處理。
事件概述
2016年05月11日,運行人員在巡視某110kV變電站35kV高壓室時,聽到輕微間歇地放電異音,通知檢修專業(yè)后,試驗人員趕到現(xiàn)場,使用UltraTEVPlus+測試儀;對110kV該變電站35kV高壓室內(nèi)開關(guān)柜進(jìn)行暫態(tài)地電壓測試(TEV),同時進(jìn)行了超聲波局部放電測試(兩種檢測方法的數(shù)據(jù)如下表)。
由此可見:35kVⅡ母PT開關(guān)柜的數(shù)據(jù)明顯與其他開關(guān)柜的檢測數(shù)據(jù)有區(qū)別,測試數(shù)據(jù)以駝峰形分布。35kVⅡ母PT開關(guān)柜前上部(母線倉部位)超聲波值達(dá)到28dB,暫態(tài)地電壓相對值最大為44dB,根據(jù)國網(wǎng)公司帶電測試技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)(Q/GDW 11060-2013《交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備暫態(tài)地電壓局部放電帶電測試技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用導(dǎo)則》及《變電設(shè)備帶電檢測工作指導(dǎo)意見》運檢一【2014】108號文件,超聲波數(shù)值≤8dB 時為正常,>8dB且≤15dB為異常,超聲波數(shù)值>15dB為缺陷;暫態(tài)地電壓相對值≤20dB為正常,>20dB為異常,在30dB為嚴(yán)重,因此判斷此開關(guān)柜存在局部放電缺陷。
原因分析
經(jīng)過與超聲波及暫態(tài)地電壓局部放電檢測數(shù)據(jù)的對比驗證,發(fā)現(xiàn)兩種方法判斷的放電位置基本吻合,都存在于35kVⅡ母PT開關(guān)柜前部,通過平分面法對該缺陷進(jìn)行定位,結(jié)合缺陷部位局部放電特征的分析,定位結(jié)果顯示該缺陷可能位于35kVⅡ母PT開關(guān)柜上部母線倉母線排A相支柱絕緣子附近,由于開關(guān)柜內(nèi)視線受阻,未能確認(rèn)具體放電部位,為此,對存在缺陷的開關(guān)柜運行環(huán)境及周邊環(huán)境進(jìn)行了進(jìn)一步觀察分析,發(fā)現(xiàn)以下特點:
1、因北方春季氣候特點,110kV該變電站位于山頂上,與同類變電站相比海拔較高,晝夜溫差大,開關(guān)室電纜溝內(nèi)也有潮氣上升,開關(guān)柜內(nèi)潮氣不易散去,且5月10日發(fā)生大范圍降雨,造成柜內(nèi)絕緣介質(zhì)受潮,致使絕緣介質(zhì)絕緣性能下降。
2、110kV該變電站地處山西北部煤電基地,變電站西北方向約2公里處有水泥廠,變電站污穢等級達(dá)到三級,空氣質(zhì)量較差,經(jīng)與當(dāng)?shù)厝藛T了解,每年有部分時間天氣狀況較差,霧霾較重,空氣中的懸浮顆??赡軓拈_關(guān)柜上部的散熱孔進(jìn)入開關(guān)柜內(nèi)部,造成母線倉內(nèi)積污,支柱絕緣子等絕緣介質(zhì)絕緣性能下降。
3、開關(guān)柜內(nèi)由于電磁場比較集中,對于絕緣薄弱的部位影響較大,長時間的運行,較強的電磁場強破壞了四周的絕緣介質(zhì),從而形成局部放電。
正是由于該開關(guān)柜存在的這些特點,為局部放電的發(fā)生埋下隱患,因此針對這起局部放電,初步認(rèn)定放電部位可能為35kVⅡ母PT開關(guān)柜上部母線倉母線排A相支柱絕緣子。
缺陷處理
當(dāng)開關(guān)室內(nèi)背景噪聲值在20dBmV以下時,實測值在30dBmV以上,則說明開關(guān)柜存在局部放電現(xiàn)象,表示嚴(yán)重。為了排除故障,制定了停電檢修缺陷處理方案。在2016年05月12日,對該110kV變電站35kVⅡ母及所帶設(shè)備停電檢修,進(jìn)行了交流耐壓試驗,發(fā)現(xiàn)35kVⅡ母PT開關(guān)柜上部母線倉母線排A相支柱絕緣子有明顯放電現(xiàn)象,現(xiàn)場打開35kVⅡ母PT開關(guān)柜頂部母線倉蓋,發(fā)現(xiàn)母線倉內(nèi)積污嚴(yán)重,同時發(fā)現(xiàn)母線排A相支柱絕緣子上有沿面閃絡(luò)放電痕跡,而且伴隨有燒傷現(xiàn)象。隨后將母線倉進(jìn)行了徹底的清掃,并更換了A相支柱絕緣子。再對其做交流耐壓,絕緣合格,且無異響。送電后運行24h再次對該開關(guān)柜進(jìn)行局放測試,暫態(tài)地電壓及超聲局放數(shù)據(jù)正常(測試數(shù)據(jù)如下表),放電缺陷消除。
結(jié)論
經(jīng)過暫態(tài)地電壓、超聲波兩種測試手段,對所發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行了缺陷處理,證實了該110kV變電站35kVⅡ母PT開關(guān)柜上部母線倉積污嚴(yán)重,主要是由于前期數(shù)日的降雨導(dǎo)致母線排A相支柱絕緣子受潮,引起了絕緣性能下降,從而造成了局部放電故障的發(fā)生。
經(jīng)驗反饋
暫態(tài)地電壓(TEV)、超聲波測試技術(shù)對開關(guān)柜類等密閉設(shè)備的局放測試具有較強的敏感度,能夠及時有效發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜在運行過程中隱藏的缺陷,因此,我們應(yīng)定期開展開關(guān)柜暫態(tài)地電壓、超聲局放信號檢測,運用橫向、縱向比較法進(jìn)行分析判斷,必要時縮短檢測周期。當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在疑似放電故障時,充分利用暫態(tài)地電壓、超聲波、特高頻等多種測試手段,進(jìn)行聲電聯(lián)合測試,通過多角度、全方位進(jìn)行排查,降低誤判斷概率。對于存在暫態(tài)地電壓、超聲局放信號的開關(guān)柜,可采用工頻交流耐壓試驗和開關(guān)柜暫態(tài)地電壓、超聲局放信號檢測相結(jié)合的診斷方法,事實證明該方法簡單有效。
1、針對此次故障,為了避免這種現(xiàn)象的再次發(fā)生,建議對于運行環(huán)境較差的開關(guān)柜,所以應(yīng)在驅(qū)潮、防污等方面多加考慮,設(shè)計有利于改善柜內(nèi)設(shè)備運行狀況的裝置或開關(guān)柜結(jié)構(gòu)。
2、開關(guān)柜超聲波檢測具有很強的方向性,在檢測中可以通過移動傳感器來觀察放電強度,從而尋找放電源。但是檢測時必須注意可能存在的干擾源,如風(fēng)機、熒光燈等。
3、對于設(shè)備內(nèi)部放電,可以將一次設(shè)備外殼、工作接地,其他參考柜體也接地,可以模擬在開關(guān)柜內(nèi)真實運行情況,經(jīng)證明效果良好。
4、開關(guān)柜帶電檢測技術(shù)對檢測人員要求較高,因此檢測人員要具有高度的責(zé)任心、求真的態(tài)度、標(biāo)準(zhǔn)化的操作、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑\斷分析才能完成檢測工作。在異常數(shù)據(jù)分析中,一定要結(jié)合設(shè)備運行環(huán)境及周邊環(huán)境等因素綜合考慮,才能避免誤判斷等。
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